一种柔性控制粒料精细干馏或干燥的方法及其设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种柔性控制粒料精细干馏或干燥的方法及其设备。方法包括以下步骤：在粒料分装成单独的水平厚度一致的加工单元；加工单元由粒料分装在储料室内形成，储料室内的气流量、气压、温度、成分根据干馏或干燥的需要可进行调节，储料室内的粒料通过不同的加工阶段精细干馏或干燥后从设备中输送出。实现上述干馏或干燥方法的设备，包括：外壳，移动加工车，左通气轨道，右通气轨道，T形管道，控位装置，由计算机控制系统，气体加热装置等。本发明可以针对每个储料室的不同情况预先设定气流参数，优化干馏和干燥工艺效果，减少人为因素的不利影响，通过改变软件设置使干馏或干燥工艺产生不同的工艺效果，使设备的适用性更广。
【专利说明】一种柔性控制粒料精细干馏或干燥的方法及其设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种柔性控制粒料精细干馏或干燥的方法及其设备。
【背景技术】
[0002]粮食在收获时水分含量高，不利于长时间保存和运输。粮食进入流通环节的首要任务是干燥，干燥工艺直接影响粮食的品相和质量。干燥工艺影响的主要指标有裂痕率、破碎率和干燥温度。现有研究表明:影响裂痕率、破碎率的主要因素是干燥速度和气流湿度；产生裂痕或破碎的原因是，粮食在干燥过程中由于内部湿度、温度与外部不同产生应力，当应力超过一定限度时粮食颗粒就会产生裂痕或破碎，通过适当设置缓苏期可以有效缓解裂痕率和破碎率。干燥设备容量确定的情况下，干燥产量和干燥温度成正比。很多干燥设备采用高温干燥方式进行干燥，控制不及时容易烘焦，造成经济损失，由于湿粮含水率不均衡每次烘干的粮食有的含水率过低，有的高于标准含水率，然后通过堆放缓慢均衡。通过分段干燥法能够有效提高干燥工艺效果，现有干燥设受产能和投资成本限制，采用分段干燥工艺的较少，或分段段数较少，每增加一个干燥过程投资金额较大。
[0003]生物质秸杆的能源化开发潜力巨大，对环境保护和减少碳排放意义重大，其中生物质干馏是一个重要的发展方向。根据干馏的目的不同分为气化、液化和炭化等几种，无论是气化、液化还是炭化其干馏过程大体相同，干馏产物的成份基本相同，但是由于干馏的条件不同，干馏产物的比例不同。市场上现有的干馏设备用途比较单一，生物质气化设备用于生物质液化或炭化时效益比较差，干馏过程自动化程度不高，干馏过程控制不精细，由于干馏过程大多采用加氧内热法，使产生的秸杆气热值较低，焦油含量较高，与天然气相比不具有优势。生物质干馏所得的残炭，表面积较大，经活化处理可制得高质量的活性炭，经济价值比较高，现有的炭化设备秸杆气回收率很低，且秸杆气的焦油含量高热值较低，能源利用率不高。由于秸杆产地分布均匀，季节性强，生产时间集中，单位面积产量有限，堆放密度低，集结成本高，使秸杆大规模产业化不仅存在投资总额较大，且经济效益较差，产能较大，但是产能闲置比较普遍。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是，实现利用气体对颗粒状粒料进行干馏或干燥过程的精细化柔性控制，并提供一种即能用来干燥又能用于干馏的设备，能通过细分加工阶段对颗粒状的粒料进行精细干燥或干馏，可以对不同加工阶段的气体产物进行分类收集，便于综合利用，在快速检测设备和软件的帮助下实现针对每个储料室的不同情况预先设定气流参数，优化干馏和干燥工艺效果，减少人为因素的不利影响，通过改变软件设置使干馏或干燥工艺产生不同的工艺效果，使设备的适用性更广。
[0005]为解决上述技术问题，本发明的柔性控制粒料精细干馏或干燥的方法，包括以下步骤:
I)在粒料干馏或干燥前，将粒料分装成单独的水平厚度一致的加工单元；加工单元顺次输送进干馏或干燥设备；
2)所述的加工单元由粒料分装在储料室内形成，所述的储料室间隔设置，所述的储料室与储料室之间为水平气室；
3)储料室内的气流量、气压、温度、成分根据干馏或干燥的需要可进行调节；
4)储料室在设备内周期性间歇式移动，储料室内的粒料通过不同的加工阶段精细干馏或干燥后从设备中输送出。
[0006]本发明实现柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备包括:
1)外壳以及设置在外壳上的入料口、出料口、排气装置；
2)移动加工车，移动加工车包括储料室，与储料室相邻的水平气室，储料室与水平气室由带通气孔的隔板分隔形成，移动加工车的左右两端设有左气室和右气室，移动加工车能通过入料口与出料口进行工作；
3)外壳里面设有左通气轨道、右通气轨道，在左通气轨道上和右通气轨道上间隔对称设置T形通气管道，T形通气管道相对的两个端口分别连接进气管道和排气管道，进气管道内设有压风机，排气管道内设有吸风机，压风机和吸风机由计算机控制系统进行控制，T形通气管道的另一个端口连接左通气轨道或右通气轨道，T形通气管道相对的两个端口之间的管道内设有调节活塞，调节活塞与控位装置连接，控位装置由计算机控制系统进行控制，控位装置和计算机控制系统设置在外壳的外部；
4)移动加工车间歇式移动的过程中，左气室和右气室分别在左通气轨道和右通气轨道移动，并依次与T形通气管道连通；
5)外壳的内下方设有气体加热装置。
[0007]作为对本发明的技术方案的进一步改进，实现柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备，外壳内侧壁设有限位装置，移动加工车上设有凸轨，限位装置与凸轨相配合。
[0008]作为对本发明的技术方案的进一步改进，实现柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备，左气室与左通气轨道之间以及右气室与右通气轨道之间通过连接器相配合，连接器设有小圆孔与大圆孔，移动加工车的左气室设有左接口，右气室设有右接口，连接器的小圆孔与大圆孔与左接口或右接口匹配连接，且连接器能以左接口或右接口的中轴线为轴心旋转。
[0009]作为对本发明的技术方案的进一步改进，实现柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备，左通气轨道和右通气轨道上设置有凸起轨道，连接器上设置凹槽，凸起轨道与凹槽相配合。
[0010]作为对本发明的技术方案的进一步改进，实现柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备，气体加热装置包括高温燃烧室，加温工作室和降温室。
[0011]作为对本发明的技术方案的进一步改进，实现柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备，移动加工车有一个储料室，承载一个加工单元，储料室的下方设有水平气室，储料室与水平气室之间设有带通气孔的隔板，隔板的两侧设置挡缝板，移动加工车的左右两端设有左气室和右气室。
[0012]作为对本发明的技术方案的进一步改进，实现柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备，移动加工车由移动加工车外壁包围而成，移动加工车内有多个储料室，能承载多个加工单元，每个储料室的上方和下方都设有水平气室，其中的一个与左气室相通而与右气室不相通，另一个与右气室相通而与左气室不相通，储料室与水平气室之间设有带通气孔的隔板。
[0013]通过把粒料分装在储料室内，使干馏或干燥控制的对象更小更精细更具体，通过储料室的气流只受与其相邻的水平气室影响，通过对水平气室气压、温度等指标控制便可以控制通过储料室的气流，进而实现对干馏或干燥工艺的控制；通过水平气室使储料室的进气控制和出气收集更加具体，更直接；现有公开的研究结果表明，在干馏或干燥同种粒料时，工艺过程是相同的，每个阶段的所需要的时间基本相同，通过改变气流量、气压、温度、成分等指标能够有效影响干馏或干燥的速度，因此，通过调整进出气压差和气流的温度、成分等指标可以使不同储料室的相同道工序在相同的时间内达到相同或相近的工艺效果，从而实现整个加工过程按一定的周期进行。
[0014]在整个加工过程中，移动加工车沿着设置的轨道周期性间歇式向前推进，不同储料室，推进的速度是相同的，因此在相同时间内推进的距离相同，不同的储料室在被加工相同的时间时，所处的位置是相同的，加工的进度也是相同的，对气流的要求也是基本相同的，连通的T形通气管道是相同，因此只需对T形通气管道的气流进行微调即可满足加工工艺的要求；相同工艺加工阶段排除的气体由相同的T形通气管道收集，因此在不同工艺阶段产生的气体可以分开处理；传统的工艺一般只能将干馏或干燥工艺分成2-4阶段，且每增加一个阶段需要增加很大的成本，而本发明可以将加工过程分为2-20个阶段，甚至更多，而且每增加一个工艺加工阶段所增加的建设成本和运营成本很小，每个加工阶段可能只有一对T形通气管道，也可以由多对T形通气管道构成；随着经验和生产数据的增加，需要对加工工艺过程不断改进，小的改进需要对设备进行微调，大的改进需要对这个工艺流程进行大改，在传统的工艺模式，当修改工艺过程时需要很大的改建成本，而本方案只需对通气管道的连接方式进行调整即可，甚至无需对硬件进行改动只需对软件进行升级即可；本发明的技术方案的工艺过程控制由计算机学习系统负责，所有数据都会自动记录在数据库内，这些数据对改进生产工艺是非常宝贵的基础数据。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是立式柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备结构示意图。
[0016]图2是图1沿D-D线的剖视图。
[0017]图3是承载一个加工单元的移动加工车的俯视图。
[0018]图4是承载一个加工单元的移动加工车的具体结构示意图。
[0019]图5是承载一个加工单元的移动加工车的另一种具体结构示意图。
[0020]图6是承载多个加工单元移动加工车另一种具体结构示意图。
[0021]图7是承载多个加工单元移动加工车的另一种具体结构示意图。
[0022]图8是平式柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备结构示意图。
[0023]图9是干馏过程及气流流向示意图。
[0024]图10是干燥过程及气流流向示意图。
[0025]图11是连接器的结构俯视图。
[0026]图12是图11沿C-C线的剖视图。
[0027]图13是加热过程的示意图。[0028]图14是T形通气管道结构示意图。
[0029]附图标记说明:
I 一储料室；2 —移动加工车；3 —入料口 ；4 一外壳；5 —调节活塞；6 — T形通气管道；7 —左通气轨道；8 —移动加工车外壁；9 一出料口 ；10 —加热装置；11 一排气装置；12 —左气室；13 —隔板；14 一右室气；15 —水平气室；16 —右通气轨道；17 —左接口 ；18 —右接口 ；19 —小圆孔；20 —大圆孔；21 —连接器；22 —凹槽；23 —凸轨；24 —挡缝板；25 —吸风机；26 —排气管道；27 —控位装置；28 —进气管道；30 —压风机；31 —计算机控制系统；32 —限位装置；33 —凸起轨道。
【具体实施方式】
[0030]本发明的柔性控制粒料精细干馏或干燥的方法，包括以下步骤:
1)在粒料干馏或干燥前，将粒料分装成单独的水平厚度一致的加工单元；加工单元顺次输送进干馏或干燥设备；
2)所述的加工单元由粒料分装在储料室内形成，所述的储料室间隔设置，所述的储料室与储料室之间为水平气室；
3)储料室内的气流量、气压、温度、成分根据干馏或干燥的需要可进行调节；
4)储料室在设备内周期性间歇式移动，储料室内的粒料通过不同的加工阶段精细干馏或干燥后从设备中输送出。
[0031]实施例1:图1所示是本发明的一种立式实现柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备，结合其他附图可知，该设备包括外壳4以及设置在外壳4上的一端的入料口 3，设置在外壳4的另一端的出料口 9，设置在外壳4上部的排气装置11，排气装置11用于将设备内的废气排出；移动加工车2包括储料室1，与储料室I相邻的水平气室15，储料室I与水平气室15由带通气孔的隔板13分隔形成，移动加工车2的左右两端设有左气室12和右气室14，移动加工车2能通过入料口 3与出料口 9进行工作。
[0032]实施例2:图8所示是本发明的一种平式的柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备，结合其他附图可知，该设备包括外壳4以及设置在外壳4上的一端的入料口 3，设置在外壳4的另一端的出料口 9，设置在外壳4的一侧的排气装置11，排气装置11用于将设备内的废气排出；移动加工车2包括储料室1，与储料室I相邻的水平气室15，储料室I与水平气室15由带通气孔的隔板13分隔形成，移动加工车2的左右两端设有左气室12和右气室14，移动加工车2能通过入料口 3与出料口 9进行工作。
[0033]上述柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备外壳4内壁上的一侧设有左通气轨道7，与左通气轨道7相对的另一侧的外壳4的内壁上设有右通气轨道16，在左通气轨道7上和右通气轨道16间隔对称设置T形通气管道6，T形通气管道6相对的两个端口分别连接进气管道28和排气管道26，进气管道28内设有压风机30，排气管道26内设有吸风机25，压风机30和吸风机25由计算机控制系统31进行控制，T形通气管道6的另一个端口连接左通气轨道7或右通气轨道16，T形通气管道6相对的两个端口之间的管道内设有调节活塞5，调节活塞5与控位装置27连接，控位装置27由计算机控制系统31进行控制，控位装置27和计算机控制系统31设置在外壳4的外部。移动加工车2间歇式移动的过程中，左气室12和右气室14分别在左通气轨道7和右通气轨道16移动，并依次与T形通气管道6连通；外壳4的内下方设有气体加热装置10，气体加热装置10由高温燃烧室、加热工作室和降温室构成，燃烧所需的空气和燃气首先在加热工作室内加热，然后在高温燃烧室内混合燃烧，燃烧一段时间后的高温气流首先通过加热工作室流入降温室，最后排出燃烧器。
[0034]实施例1和实施例2所述设备采用本发明技术方案设计，即在粒料进入设备前，先将粒料分装，分装时水平分摊在储料室I内，使粒料体积相同，厚度一致，储料室I设置在移动加工车2内；在加工过程中，每个储料室I的上方和下方平行分别设有水平气室15，储料室I和水平气室15之间由带有通气孔的隔板13隔开，其中一个水平气室15作为进气室时，另外一个作为排气室，气体通过两层隔板13和储料室I内的粒料层在两个气室间流通；通过控制两个水平气室15内的气压、温度、湿度、成分等指标，可以有效控制流过储料室I内粒料层气流的流速、温度等指标，进而实现对粒料干馏干燥过程的控制；在移动加工车2的左右两端设有左气室12和右气室14，左气室12通过连接器21与左通气轨道7相配合，右气室14通过连接器21与右通气轨道16相配合；连接器21通过小圆孔19与大圆孔20分别与左气室14的接口 17，右气室15的接口 18形成轴瓦结构配合，连接器能21够以接口的中轴线为轴心旋转；左通气轨道7和右通气轨道16上设置有凸起轨道33，连接器21上设置凹槽22，凸起轨道33与凹槽22相配合。
[0035]在左右通气轨道上每隔适当距离对称设有T形通气管道6，T形通气管道6的相对的两个端口分别连接进气管道28和排气管道26，T形通气管道6的相对的两个端口之间的管道内设置有调节活塞5，用于控制气流的大小和方向，调节活塞5由控位装置27操控，控位装置27由计算机控制系统31实施控制；进气管道28内设有压风机30，排气管道26内设有吸风机25，压风机30和吸风机25由计算机控制系统31进行控制，通过吸风机25压风机30控制压强，实现储料室内气体流速与压强的精密控制；在干馏、干燥过程中，移动加工车2周期性间歇式移动，使左右气室12和14依次与不同的T形通气管道6连通，使储料室I在不同的加工阶段处于不同的T形通气管道6控制，相同的加工阶段由相同的通气管道T形通气管道6控制；干馏产时不同的加工阶段从储料室I排出的气体由不同的T形通气管道6收集，相同的加工阶段从储料室I排出的气体由相同的T形通气管道6收集；移动加工车2由外壳4入料口 3进入设备，从外壳4底部出料口 9移出设备。
[0036]由图4或图5可知，每个移动加工车2只有一个储料室1，承载一个加工单元；储料室I的下方设有一层或两层水平气室15 ;如果选择设置两层水平气室15时，如图4所示，其中一个水平气室15与左气室12相通，另一个水平气室15与右气室14相通，两个水平气室15之间相互隔绝；如果选择设置一层水平气室15时，如图5所示，水平气室15同时与左右气室12和14都相通；储料室I与水平气室15之间设有带通气孔的隔板13，防止粒料落下或溢出的同时确保气流均匀通过；隔板13的两侧设置挡缝板24，防止粒料从外壳4的内壁与隔板13之间的缝隙落下；在储料室I的四角外侧位置设置有凸轨23，在移动加工车2移动时与设置在外壳4的内壁对应位置的限位轨道32相配合，保证移动加工车2移动的精度；移动加工车2的左右两端设有左气室12和右气室14。
[0037]由图6或图7可知，移动加工车2由移动加工车外壁8包围而成，移动加工车2内部有多个储料室I，能承载多个加工单元，每个储料室I的上方和下方都设有水平气室15，其中的一个与左气室12相通而与右气室14不相通，另一个与右气室14相通而与左气室12不相通；相邻的两个储料室I之间可设置一个水平气室15，如图7，也可设置两个水平气室15，如图6，设置一个水平气室15的优点是气流通畅，成本低，但是，设置两层水平气室15的优点是可以保障气流单一方向穿过储料室I内的粒料；储料室I与水平气室15之间设有带通气孔的隔板13。
[0038]由图9可知，干馏过程分为三个大的阶段，即:干燥预热、干馏和残炭活化三个阶段，结合其他附图可知，每个阶段又可细分成多个基本加工阶段，每个基本加工阶段对应一对T形通气管道6 ;干燥预热阶段产生的气体直接进入干馏机底部的气体加热装置10内加热升温，干馏阶段产生的气体分成三份，一份用于干燥预热粒料，一份用作燃料为干馏设备提供能源，一份进入气体加热装置10加热用作活化气体，同时进行深度裂解，降低焦油含量，经活化阶段流出的气体分成两份，一份被收集净化留作他用，一份用作干馏气体；一次燃烧是在燃气过量的环境下运行的，是不完全燃烧状态，燃烧后的气体不经降温直接进入干馏机内部，用于提高和维持干馏机内部温度，然后由干馏机排气装置11排出干馏机，进入二次燃烧阶段；二次燃烧时的燃气由干馏机排气装置11排出的气体和干馏阶段排出的气体等两种气体组成，或只有其中的一种气体组成，二次燃烧是在氧气过量的环境下运行的，是完全燃烧，产生的气体主要由氮气、氧气、二氧化碳和水蒸汽组成，由二次燃烧后的高温气体与常温空气混合后产生一定温度的气体，用于干燥或取暖。
[0039]如图10可知，干燥过程分为三个阶段:预热阶段、保温干燥和降温干燥三个阶段，结合其他附图可知，具体过程为:移动加工车2装满粮食，组装好从入料口 3进入干燥机移动，进行预热，在预热阶段采用相对较高温度和较高湿度的大气流预热，使粮食颗粒快速升温，在预热阶段排出的气流湿度较大温度较低直接作为废气排出，然后向下移动进入保温干燥阶段，在保温干燥阶段采用恒温小风流进行缓慢干燥，在保温干燥的初始阶段排出的气体湿度较大，不再重复利用，当排出的气体湿度降低到一定程度时，开始对排出的气体进行收集送入加热后重复利用；移动加工车2移动到适当位置后开始进入降温干燥阶段，在降温干燥阶段利用常温空气作为工作气流，采用微风缓慢降温干燥模式进行干燥降温作业，防止粮食颗粒因快速降温造成内热外凉温差超过允许值产生裂痕或破碎，提高干燥粮食的品相。
【权利要求】
1.一种柔性控制粒料精细干馏或干燥的方法，其特征在于包括以下步骤: 1)在粒料干馏或干燥前，将粒料分装成单独的水平厚度一致的加工单元；加工单元顺次输送进干馏或干燥设备； 2)所述的加工单元由粒料分装在储料室内形成，所述的储料室间隔设置，所述的储料室与储料室之间为水平气室； 3)储料室内的气流量、气压、温度、成分根据干馏或干燥的需要可进行调节； 4)储料室在设备内周期性间歇式移动，储料室内的粒料通过不同的加工阶段精细干馏或干燥后从设备中输送出。
2.一种实现专利权利要求1柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备，其特征在于包括: 1)外壳以及设置在外壳上的入料口、出料口、排气装置； 2)移动加工车，移动加工车包括储料室，与储料室相邻的水平气室，储料室与水平气室由带通气孔的隔板分隔形成，移动加工车的左右两端设有左气室和右气室，所述的移动加工车能通过入料口与出料口进行工作； 3)外壳里面设有左通气轨道、右通气轨道，在左通气轨道上和右通气轨道上间隔对称设置T形通气管道，T形通气管道相对的两个端口分别连接进气管道和排气管道，进气管道内设有压风机，排气管道内设有吸风机，压风机和吸风机由计算机控制系统进行控制，T形通气管道的另一个端口连接左通气轨道或右通气轨道，T形通气管道相对的两个端口之间的管道内设有调节活塞，调节`活塞与控位装置连接，控位装置由计算机控制系统进行控制，控位装置和计算机控制系统设置在外壳的外部； 4)移动加工车间歇式移动的过程中，左气室和右气室分别在左通气轨道和右通气轨道移动，并依次与T形通气管道连通； 5)外壳的内下方设有气体加热装置。
3.根据权利要求2所述的实现柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备，其特征在于:外壳内侧壁设有限位装置，移动加工车上设有凸轨，限位装置与凸轨相配合。
4.根据权利要求2所述的实现柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备，其特征在于:左气室与左通气轨道之间以及右气室与右通气轨道之间通过连接器相配合，连接器设有小圆孔与大圆孔，移动加工车的左气室设有左接口，右气室设有右接口，连接器的小圆孔与大圆孔与左接口或右接口匹配连接，且连接器能以左接口或右接口为轴旋转。
5.根据权利要求2所述的实现柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备，其特征在于:左通气轨道和右通气轨道上设置有凸起轨道，连接器上设置凹槽，凸起轨道与凹槽相配口 ο
6.根据权利要求2所述的实现柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备，其特征在于:气体加热装置包括高温燃烧室，加温工作室和降温室。
7.根据权利要求2或4所述的实现柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备，其特征在于:移动加工车有一个储料室，承载一个加工单元，储料室的下方设有水平气室，储料室与水平气室之间设有带通气孔的隔板，隔板的两侧设置挡缝板，移动加工车的左右两端设有左气室和右气室。
8.根据权利要求2或4所述的实现柔性控制粒料精细干馏或干燥方法的设备，其特征在于:移动加工车由移动加工车外壁包围而成，移动加工车内有多个储料室，能承载多个加工单元，每个储料室的上方和下方都设有水平气室，其中的一个与左气室相通而与右气室不相通，另一个与右气室相通而与左气室不相通，储料室与水平气室之间设有带通气孔的隔板。
【文档编号】C10B53/02GK103621622SQ201210311245
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月29日 优先权日:2012年8月29日
【发明者】赵洪波, 王琴 申请人:赵洪波